混凝土建筑結(jié)構(gòu)第四章作業(yè)答案

1、第四章思考題何謂單向板？何謂雙向板？如何判別?答：在板面均布荷載作用下，從板中沿支座正交方向取出的矩形板單元， 只 有一個方向受彎，成為單向板；而在板面均布荷載作用下，荷載沿兩個方向傳遞 到周邊的支座，故稱為雙向板。對四變支撐I2/I13的板按單向板計算，對I2/I12的板按雙向板計算；當I2/I13時，宜按雙向板計算。結(jié)構(gòu)平面布置的原則是什么？板、次梁、主梁的常用跨度是多少?P86答：單向板肋梁樓蓋由板、次梁和主梁組成。其中，次梁的間距決定了板的 跨度；主梁的間距決定了次梁的跨度；柱或墻的間距決定了主梁的跨度。單向板、 次梁、主梁的常用跨度如下：單向板：4m，荷載較大時取小值。次梁：46m主

2、梁：58m單向板中有哪些受力鋼筋何構(gòu)造鋼筋？各起什么作用？如何設置?5d。答：板中受力鋼筋分為承受負彎矩板面負筋和承受正彎矩板底正筋， 對于綁 扎鋼筋，當板厚 150mm時，間距不宜大于 200mm板厚h 150mm，不宜大于 1.5h，且不宜大于250mm鋼筋間距也不宜小于70mm在支梁支座處或連續(xù)板端 支座及中間支座處，下部正鋼筋伸入支座的長度不應小于板中構(gòu)造鋼筋及其作用和設置：1. 分布鋼筋：分布鋼筋布置在受力鋼筋的內(nèi)側(cè)，其作用時與受力鋼筋組成鋼 筋網(wǎng)，便于施工中固定受力鋼筋的位置；承受由于溫度變化和混凝土收縮所產(chǎn)生 的內(nèi)力；承受并分布板上局部荷載產(chǎn)生的內(nèi)力； 對四邊支撐板，可承受在計算

3、中 未計及但實際存在的長跨方向的彎矩。2. 沿墻邊和墻角處設置板面附加鋼筋， 承受板上部拉應力，鋼筋直徑不小于 8mm間距不大于200mm伸出墻邊長度大于等于17。3. 垂直于主梁的板面附加鋼筋：承受主梁邊緣處板面產(chǎn)生的支座負彎矩， 在 主梁上部的板面配置，數(shù)量不小于 中8200且主梁單位長度內(nèi)的總截面面積不 小于板中單位寬度內(nèi)受力鋼筋截面積的1/3;4. 板角附加短鋼筋：兩邊嵌入砌體墻內(nèi)的板內(nèi)的板角部分， 應在板面雙面配 置附加的短負鋼筋。沿受力方向配置的負鋼筋截面面積不宜小于該方向跨中受力 鋼筋截面面積的1/31/2，并一般不小于5中8;另一方向的負鋼筋一般不少于5中8。每一方向出墻邊長度

4、大于等于Io/4。什么叫“塑性鉸” ？與力學中的普通鉸相比，塑性鉸有何特點？ P91答：簡支適筋梁在跨中集中荷載作用下， 當跨中截面達到屈服彎矩后，在荷 載增加不多的情況下，在跨中“屈服”截面附近形成了一個集中的可持續(xù)轉(zhuǎn)動變 形的區(qū)域，相當于一個鉸，稱為“塑性鉸”?！八苄糟q”與結(jié)構(gòu)力學中的“理想鉸”的區(qū)別如下：1. 塑性鉸不是集中于一點，而是形成在一個局部變形很大的區(qū)域；2. 塑性鉸處能承受一定彎矩；3. 塑性鉸是單向鉸，只能沿彎矩作用方向轉(zhuǎn)動。什么是塑性內(nèi)力重分布？它與“塑性鉸”有什么關系？P91答：鋼筋混凝土連續(xù)梁在整個受力過程中，各個截面的抗彎剛度比是隨荷載 的增加而在不斷變化著的，這與

5、彈性內(nèi)力計算時截面剛度不變的假定是不一致 的，因此達到截面承載力極限狀態(tài)時連續(xù)梁中的內(nèi)力分布與按彈性理論計算得到 的內(nèi)力分布不一致。這種不一致現(xiàn)象主要是由于鋼筋混凝土的受彎塑性變形引起 的，成為塑性內(nèi)力重分布。隨著塑性鉸的出現(xiàn)，荷載作用下的內(nèi)力分布規(guī)律會發(fā) 生變化，即產(chǎn)生塑性內(nèi)力重分布。說明求五跨連續(xù)梁跨中最大彎矩，支座最大負彎矩、支座最大剪力 的活荷載不利布置原則？ P89答：1.求某一跨跨中最大正彎矩時，除將活載布置在該跨以外，每隔一跨布 置活載；2求某一支座截面最大負彎矩時，除該支座兩側(cè)應布置活載外，每隔一跨布 置活載；3. 求某一支座截面（左側(cè)或右側(cè)）最大剪力時，活載布置與求該截面最大

6、負 彎矩時的布置相同4. 求每一跨跨中最小正彎矩（或負彎矩絕對值最大）時，該跨應不布置活荷 載，而在其相鄰兩跨布置活荷載，然后再每隔一跨布置活荷載。按彈性理論計算連續(xù)板和次梁時，為什么取這算荷載？P88答：次梁與主梁整澆時，計算模型忽略了實際支座次梁或主梁扭轉(zhuǎn)剛度的影 響，其支座轉(zhuǎn)角 大于實際支座轉(zhuǎn)角，并且導致夸張正彎矩計算值大于實際值, 而支座負彎矩計算值小于實際值。為考慮計算模型與實際模型的差別所帶來的影 響，在計算簡圖中采用折算荷載方法近似處理。在哪些情況下不能采用塑形內(nèi)力重分布法進行結(jié)構(gòu)設計？P92答：當認為調(diào)整設計彎矩調(diào)整幅度過大時， 因為支座塑性鉸出現(xiàn)得很早，達 到極限承載力時所需

7、要的塑形鉸轉(zhuǎn)動也越大， 當這個轉(zhuǎn)動需求超過塑性鉸的轉(zhuǎn)動 能力，則塑性內(nèi)力重分布就無法實現(xiàn)。雙向板的板厚有何構(gòu)造要求？支座負筋伸入支座邊的長度應為多少？ P117答：雙向板一般不做剛度驗算時板的最小厚度h （1/41/5） I（ I為雙向板的短向跨度），且應滿足h 80mm。支座負筋伸入支座邊的長度應為計算跨度的1/4。無梁樓蓋在受力上有何特點？P118在柱帽頂面上和柱 在這些裂縫處，答：無梁樓蓋樓面荷載直接由板傳給柱及柱下基礎， 在均布荷載作用下， 一批裂縫出現(xiàn)在柱帽頂面上；繼續(xù)加載，于頂板沿柱列軸線出現(xiàn)裂縫。隨著荷載 的不斷增加，頂板裂縫不斷發(fā)展，在板底跨內(nèi)成批地出現(xiàn)互相垂直且平行于柱列 軸

8、線的裂縫，并不斷發(fā)展。當結(jié)構(gòu)即將達到承載極限狀態(tài)時， 列軸線的頂板以及跨中板底的裂縫中出現(xiàn)一些特別大的主裂縫。 受拉鋼筋達到屈服，受壓區(qū)混凝土被壓碎，此時樓板即告破壞。如何計算無梁樓蓋的內(nèi)力？ P119按彈性理論計算一答：無梁樓蓋可按彈性理論計算，也可按塑性理論計算。 般包括經(jīng)驗系數(shù)法和等代框架法。按結(jié)構(gòu)形式和受力特點，樓梯可分為哪些形式？P124答：按結(jié)構(gòu)形式和受力特點，樓梯可分為板式、梁式、懸挑（剪刀）式和螺 旋式。板式樓梯的設計包括哪些內(nèi)容？P125答：板式樓梯的內(nèi)力計算包括梯段板、平臺板和平臺梁的內(nèi)力計算。第四章習題兩跨連續(xù)梁如圖4-54所示，梁上作用集中永久荷載標準值 Gk 40kN

9、，集中可變荷載標準值Qk 60kN，試求：（1）按彈性理論 計算的設計彎矩包絡圖；（2）按考慮塑性內(nèi)力重分布，中間彎矩調(diào) 幅20%后的設計彎矩包絡圖。解：取 rG 1.20,31.4，有G = rGGk 1.20 40 48kNQ二gQk 1.40 60 84kN（1）按彈性設計理論設計的彎矩圖如下：（單位：kNgm）1. 中間支座最大彎矩：第一跨跨中最大正彎矩：第二跨跨中最大正彎矩：塑性理論設計下的彎矩包絡圖：（2）中間支座彎矩調(diào)幅20%后1. 中間支座最大彎矩（Q=57.6kN ）2. 第一跨跨中最大正彎矩（Q=48.1 kN ）:3. 第二跨跨中最大彎矩（Q=48.1 kN ） 中間支座

10、彎矩調(diào)幅20%f的彎矩包絡圖：F。2)習題中梁的截面尺寸為b h 300mm 600mm,混凝土強度等級為C30, 縱筋為HRB335級鋼筋，梁中間支座截面負彎矩配筋和跨中正彎矩配 筋均為4B20,假定；梁上跨度1/3點處各僅作用固定的集中荷載 求：（1）此梁按照彈性理論計算所能承受的集中荷載設計值；（ 此梁按照塑性理論計算所能承受的集中荷載設計值。解：（1）材料強度：C30混凝土： fc 14.3N /mm2, 1 1.0, hg 600 30 10 560mm HRB335鋼筋：fy 300N/mm2梁中間支座截面負彎矩配筋 As和跨中正彎矩配筋As為： 2As As 1256.6 mmB

11、，有:0.333 6F 1.998F設跨中正彎矩為M1，梁中間支座負彎矩為MM10.222 6F 1.332F，MB1256.6 300(560 ) 194.5kN2 1.0 14.3 300 解得F 97kN跨中，MufyAs（h0300 1256.6由Mu Mb，（2）由（1） 時，彎矩圖如下。2 1fcb即 194.5 1.998F，有：1.332F 所以F F知，當F 97kN時，在中間支座處將形成塑性鉸，再增加2 F 194.5，解得 F 32.6kN97 32.6 129.6kN某雙向板肋梁樓蓋如圖4-55所示，板厚h 100mm，梁與板整澆， 沿軸網(wǎng)線設置，截面尺寸為b h 20

12、0 500mm，柱網(wǎng)尺寸為4.5m 4.5m， 樓面永久荷載（包括板自重）標準值為3.5kN/mm2，可變荷載標準值為5kN / mm2，混凝土強度等級為 C25,板內(nèi)受力鋼筋采用 HPB300級 鋼筋。試分別用彈性理論和塑性理論計算板的內(nèi)力和配筋？解:它可簡化為當支座固定 p q/2作用下的跨中（1）按彈性理論設計:當求各區(qū)格跨中最大彎矩時，活荷載按棋盤式布置, 時P g q/2作用下的跨中彎矩值與當內(nèi)支座鉸接時 彎矩之和。1.3qk27.45kN / mmP g q/21.2gk =111.2 3.51.3 52 2p q/23.25kN支座最大負彎矩可近似按活荷載滿布求得，即內(nèi)支座固定時

13、g q作用下的支座彎矩，此時，總荷載設計值為2P 1.2gk 1.3qk 1.2 3.5 1.3 5 10.7kN/m21. A區(qū)格計算長邊計算跨度ly 4.5m，1 ）計算跨度：短邊計算跨度lx 4.5m，Ix/ly 4.5/4.512）跨中彎矩（以下彎矩為板單位寬度內(nèi)的彎矩）M x （彎矩系數(shù)p 彎矩系數(shù) 2p ) lx =( 0.017627.45 +0.03683.25 ) 4.5=5.1kNgm/mM y （彎矩系數(shù) P彎矩系數(shù)p) 12 = ( 0.01767.45 +0.03683.25 ) 4.5 2=5.1kNgm/m3）支座彎矩Mx Mx彎矩系數(shù) pl；0.0513 10.

14、7 4.5211.1kNgm/ m2. B區(qū)格計算（兩鄰邊固定，兩鄰邊簡支）1）跨中彎矩:IIIQMx My (彎矩系數(shù) p彎矩系數(shù) p) lx=( 0.023427.45 +0.0368 3.25) 4.5=6.0kNgm/m2)支座彎矩：M； M；彎矩系數(shù) pl：0.0677 10.7 4.5214.7kNgm/m3. C區(qū)格計算（三邊固定，一邊簡支）1）跨中彎矩（以下彎矩為板單位寬度內(nèi)的彎矩）Mx (彎矩系數(shù)p彎矩系數(shù)P) l2 =( 0.0227 7.45+0.0368 3.25 ) 4.5 2=5.8kNgm/m4500 2504250mm4500 2004300mmn ly/lx

15、4300/42501.01山2（丄）20.981nH1.01 mxmxmymy _ ,亠取為2mxmxmymy則mx3n1P ,2lx3x 2n2n2 2 122 1.01 2 1.01mx2.74kN gm / mmymx0.75 2.742.06 kN gm/mmxm；mx2 2.745.48kN gm / m1myHmymy2 2.064.12kNgm/m2. C區(qū)格A區(qū)格相同d空 4.522 2 0.98 2 0.98 212計算跨度與短邊計算跨度：lx 長邊計算跨度：ly 則長短邊之比為：250 4250mm2004300mm45004500n ly/lx 4300/42501.01

16、29My （彎矩系數(shù) P 彎矩系數(shù) P）ly =（ 0.01687.45 +0.03683.25）4.5=5.0kNgm/m2）支座彎矩A； （mm2）0 2My 0.0550 10.7 4.5 11.9kNgm/m4.截面配筋截面h0MAs配筋實際AsA70284A10150524B70334A10150524C70323A10150524A-C70724A10150785B-C70819A121501131（注：As 念，HPB300鋼筋，fy 270N/mm2）（2）按塑性理論設計1. A區(qū)格計算跨度（取板凈距） 短邊計算跨度：lx 長邊計算跨度：ly 則長短邊之比為：1 2(-)2, n”mx m；mx mx1 2()20.981.01 my m取為2 mymy將A區(qū)格板長邊支座彎矩my 4.12kNgm/m作為C區(qū)格板的長邊支座彎矩 my的已知值貝mx(3n 器 my(3 1.01 1)22n2n0-7 4.252 4.122 1.01 2 2 0.98 2 1.013.6kNgn/mmymxImyHmy0.98mxmxmX4.12kNgm/ m03.63.5kN gm / m2 3.67.2kNgm/m3. B區(qū)格同理 mx7.2kNgm/ m ,則my6.6kNgm/mmxnmixmy2 2n4 C